西門子 plc應用系統(tǒng)設(shè)計及實例

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1、第7章PLC應用系統(tǒng)設(shè)計及實例本章要點lPLC應用系統(tǒng)設(shè)計的步驟及常用的設(shè)計方法l應用舉例lPLC的裝配、檢測和維護7.1應用系統(tǒng)設(shè)計概述在了解了PLC的基本工作原理和指令系統(tǒng)之后，可以結(jié)合實際進行PLC的設(shè)計，PLC的設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分，PLC設(shè)計的基本原則是：1.充分發(fā)揮PLC的控制功能，最大限度地滿足被控制的生產(chǎn)機械或生產(chǎn)過程的控制要求。2.在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)經(jīng)濟、簡單，維修方便。3.保證控制系統(tǒng)安全可靠。4.考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進，在選用PLC時，在I/O點數(shù)和

2、內(nèi)存容量上適當留有余地。5.軟件設(shè)計主要是指編寫程序，要求程序結(jié)構(gòu)清楚，可讀性強，程序簡短，占用內(nèi)存少，掃描周期短。7.2PLC應用系統(tǒng)的設(shè)計7.2.1PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計步驟1.PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容（1）根據(jù)設(shè)計任務書，進行工藝分析，并確定控制方案，它是設(shè)計的依據(jù)。（2）選擇輸入設(shè)備（如按鈕、開關(guān)、傳感器等）和輸出設(shè)備（如繼電器、接觸器、指示燈等執(zhí)行機構(gòu)）。（3）選定PLC的型號（包括機型、容量、I/O模塊和電源等）。（4）分配PLC的I/O點，繪制PLC的I/O硬件接線圖。（5）編寫程序并

3、調(diào)試。（6）設(shè)計控制系統(tǒng)的操作臺、電氣控制柜等以及安裝接線圖。（7）編寫設(shè)計說明書和使用說明書。2.設(shè)計步驟（1）工藝分析深入了解控制對象的工藝過程、工作特點、控制要求，并劃分控制的各個階段，歸納各個階段的特點，和各階段之間的轉(zhuǎn)換條件，畫出控制流程圖或功能流程圖。（2）選擇合適的PLC類型在選擇PLC機型時，主要考慮下面幾點：1功能的選擇。對于小型的PLC主要考慮I/O擴展模塊、A/D與D/A模塊以及指令功能（如中斷、PID等）。2I/O點數(shù)的確定。統(tǒng)計被控制系統(tǒng)的開關(guān)量、模擬量的I/O點數(shù)，并考慮以后的擴

4、充（一般加上10%～20%的備用量），從而選擇PLC的I/O點數(shù)和輸出規(guī)格。3內(nèi)存的估算。用戶程序所需的內(nèi)存容量主要與系統(tǒng)的I/O點數(shù)、控制要求、程序結(jié)構(gòu)長短等因素有關(guān)。一般可按下式估算：存儲容量=開關(guān)量輸入點數(shù)×10+開關(guān)量輸出點數(shù)×8+模擬通道數(shù)×100+定時器/計數(shù)器數(shù)量×2+通信接口個數(shù)×300+備用量。（3）分配I/O點。分配PLC的輸入/輸出點，編寫輸入/輸出分配表或畫出輸入/輸出端子的接線圖，接著就可以進行PLC程序設(shè)計，同時進行控制柜或操作臺的設(shè)計和現(xiàn)場施工。（4）程序設(shè)計。對于較復雜的控制

5、系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，畫出控制流程圖或功能流程圖，然后設(shè)計出梯形圖，再根據(jù)梯形圖編寫語句表程序清單，對程序進行模擬調(diào)試和修改，直到滿足控制要求為止。（5）控制柜或操作臺的設(shè)計和現(xiàn)場施工。設(shè)計控制柜及操作臺的電器布置圖及安裝接線圖；設(shè)計控制系統(tǒng)各部分的電氣互鎖圖；根據(jù)圖紙進行現(xiàn)場接線，并檢查。（6）應用系統(tǒng)整體調(diào)試。如果控制系統(tǒng)由幾個部分組成，則應先作局部調(diào)試，然后再進行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可先進行分段調(diào)試，然后連接起來總調(diào)。（7）編制技術(shù)文件。技術(shù)文件應包括：可編程控制器的外部接線圖等電氣

6、圖紙，電器布置圖，電器元件明細表，順序功能圖，帶注釋的梯形圖和說明。7.2.2PLC的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計及調(diào)試1.PLC的硬件設(shè)計PLC硬件設(shè)計包括：PLC及外圍線路的設(shè)計、電氣線路的設(shè)計和抗干擾措施的設(shè)計等。選定PLC的機型和分配I/O點后，硬件設(shè)計的主要內(nèi)容就是電氣控制系統(tǒng)的原理圖的設(shè)計，電氣控制元器件的選擇和控制柜的設(shè)計。電氣控制系統(tǒng)的原理圖包括主電路和控制電路?？刂齐娐分邪≒LC的I/O接線和自動、手動部分的詳細連接等。電器元件的選擇主要是根據(jù)控制要求選擇按鈕、開關(guān)、傳感器、保護電器、接觸器、指示

7、燈、電磁閥等。2.PLC的軟件設(shè)計軟件設(shè)計包括系統(tǒng)初始化程序、主程序、子程序、中斷程序、故障應急措施和輔助程序的設(shè)計，小型開關(guān)量控制一般只有主程序。首先應根據(jù)總體要求和控制系統(tǒng)的具體情況，確定程序的基本結(jié)構(gòu)，畫出控制流程圖或功能流程圖，簡單的可以用經(jīng)驗法設(shè)計，復雜的系統(tǒng)一般用順序控制設(shè)計法設(shè)計。3.軟件硬件的調(diào)試調(diào)試分模擬調(diào)試和聯(lián)機調(diào)試。軟件設(shè)計好后一般先作模擬調(diào)試。模擬調(diào)試可以通過仿真軟件來代替PLC硬件在計算機上調(diào)試程序。如果有PLC的硬件，可以用小開關(guān)和按鈕模擬PLC的實際輸入信號（如起動、停止信號）

8、或反饋信號（如限位開關(guān)的接通或斷開），再通過輸出模塊上各輸出位對應的指示燈，觀察輸出信號是否滿足設(shè)計的要求。需要模擬量信號I/O時，可用電位器和萬用表配合進行。在編程軟件中可以用狀態(tài)圖或狀態(tài)圖表監(jiān)視程序的運行或強制某些編程元件。硬件部分的模擬調(diào)試主要是對控制柜或操作臺的接線進行測試?？稍诓僮髋_的接線端子上模擬PLC外部的開關(guān)量輸入信號，或操作按鈕的指令開關(guān)，觀察對應PLC輸入點的狀態(tài)。用編程軟件將輸出點強制ON/